Верба В.С. Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения. Состояние и тенденции развития. 2008

Подождите немного. Документ загружается.

Учитывая сложившуюся структуру процессов цифровой обработки

информации, можно представить структуру обработки информации в БРЛС в

виде иерархической трехуровневой системы (рис. 4.6). Укрупненная блок-

схема реализации конфликтно-устойчивого управления в БРЛС в интересах

повышения помехозащищенности может быть представлена в виде, показан-

ном на рис. 4.7.

Использование конфликтно-устойчивых алгоритмов управления процес-

сами добывания и обработки информации в БРЛС приводит к тому, что режи-

мы функционирования и обработки информации оптимизируются таким обра-

зом, чтобы, с одной стороны, обеспечить максимальное качество решения по-

ставленных задач в условиях воздействия различных типов помех, а с другой

стороны, снизить возможности противоборствующей стороны по разведке

функционирования системы.

Рис. 4.6

Авиационные комплексы радиолокационного дозора и наведения

Рис. 4.7

4.3. Помехоустойчивые алгоритмы вторичной обработки

информации в БРЛС при автоматическом сопровождении

целей в режиме обзора

Автоматическое сопровождение целей в режиме обзора [15] - один из ос-

новных режимов функционирования современных и перспективных БРЛС.

Этот режим позволяет непрерывно получать информацию обо всех целях в зо-

не ответственности и выявлять наиболее опасные и важные из них.

Одновременно с развитием техники радиолокации совершенствуются

средства РЭБ, создаются новые виды помех, интенсивно наращиваются воз-

можности по радиоэлектронному подавлению всех режимов работы БРЛС, в

том числе и АСЦРО. Поэтому обеспечение надежного функционирования

БРЛС в процессе автоматического сопровождения целей при обзоре простран-

ства в условиях воздействия помех различного происхождения - одна из слож-

нейших задач. Сложность обусловлена резким увеличением количества ин-

формации, поступающей на вход системы сопровождения целей, что затрудня-

ет выполнение процедур идентификации и сопровождения целей и может

привести к снижению точности оценивания их фазовых координат, возраста-

нию вероятностей перепутывания сопровождаемых траекторий, появлению

ложных траекторий и т. д.

Автоматическое сопровождение целей в режиме обзора, реализуемое в

процессе совместного функционирования БРЛС и цифровой вычислительной

системы, выполняется в несколько этапов, содержащих формирование первич-

ных измерений, завязку траекторий, экстраполяцию относительных фазовых

координат (траекторий) всех сопровождаемых целей в промежутках между по-

ступлениями от БРЛС результатов измерений, идентификацию поступающих

отметок на их принадлежность тем или иным экстраполируемым траекториям,

фильтрацию экстраполированных фазовых траекторий по результатам иденти-

фицированных измерений, ранжирование целей по степени их важности, сброс

сопровождаемых траекторий.

При автоматическом сопровождении целей в режиме обзора для подавле-

ния БРЛС наиболее вероятно использование следующих помех: непрерывных

шумовых; многократных синхронных импульсных; имитирующих импульс-

ных; комбинированных имитирующих и маскирующих; активно-пассивных.

Возможно применение одноточечных совмещенных с целью помех и простран-

ственно разнесенных (многоточечных) помех. Роль последних в настоящее

время существенно возрастает. В результате действия помех в БРЛС затрудня-

ется процесс привязки отметок к траекториям, возможны захват ложных траек-

торий и их сопровождение, срыв сопровождения истинных траекторий и пере-

грузка вычислительной системы.

Сопровождение целей в условиях помех - одна из сложнейших про-

блем автоматизации процессов вторичной обработки радиолокационной ин-

формации. Для ее решения разработано достаточно большое число различных

алгоритмов. Одним из таких помехоустойчивых алгоритмов вторичной обра-

ботки, наиболее пригодным для практики, является модифицированный алго-

ритм совместной вероятностной идентификации данных (JPDAM) [14].

Этот алгоритм предназначен для сопровождения близко расположенных це-

лей и целей, траектории которых могут пересекаться. При его реализации вы-

полняются следующие основные операции: экстраполяция вектора состояния

траектории цели, вычисление усредненной невязки, коррекция оценки векто-

ра состояния.

Применение алгоритма JPDAM позволяет эффективно решать задачу со-

провождения целей в режиме АСЦРО при воздействии уводящих помех, а так-

же маскирующих помех, вызывающих появление ложных отметок. Однако не-

достатком данного алгоритма является потребность в больших вычислитель-

ных возможностях аппаратуры.

Классификация условий обстановки на уровне совместной обработки ин-

формации от разнотипных информационных датчиков БРЛС включает выделение

областей зоны ответственности, для которых характерны устойчивые особен-

ности воздушной и помеховой обстановки (рис. 4.8). Указанные особенности

характеризуются наличием как одиночных, так и групповых целей, влиянием

различных типов и параметров помех в различных секторах наблюдения.

Рис. 4.8

Конфликтно-устойчивое управление ресурсами разведки и защиты от по-

мех БРЛС должно содержать оценку пространственного положения постанов-

щиков помех, видов и параметров помех и выбор наиболее эффективных в

складывающейся помеховой обстановке способов поиска и обнаружения объ-

ектов. При выборе вариантов обработки информации в БРЛС необходимо про-

водить не только оценку целевой обстановки, но и детальную оценку помехо-

вой обстановки. Поэтому часть поискового ресурса БРЛС должна быть направ-

лена на оценку помеховой обстановки.

При оценке помеховой обстановки важными параметрами для оптимиза-

ции процесса поиска и сопровождения целей являются следующие:

местоположение постановщиков помех;

виды создаваемых помех;

чувствительность приемника исполнительной радиотехнической разведки

постановщика помех;

мощность создаваемых помех.

На основании оценок указанных параметров появляется возможность про-

гнозирования уровня и видов создаваемых помех при применении тех или иных

способов добывания информации и последующего выбора оптимальных из них.

Вследствие иерархической структуры БРЛС АК РЛДН термин «режим ра-

боты» может применяться к различным иерархическим уровням и к подсисте-

мам этих уровней. В частности, основным приемом при активной радиолока-

ции является зондирование обследуемого пространства, под которым подразу-

меваются излучение зондирующего сигнала, прием и обнаружение ответных

сигналов. Способы зондирования различаются параметрами излучаемых сиг-

налов, распределением излучаемой мощности по пространству и алгоритмом

обработки сигналов. Для решения задач поиска объектов и кх сопровождения в

зависимости от типов объектов и условий, в которых эти задачи решаются,

наиболее эффективными являются различные способы зондирования. Если

способ зондирования не изменяется в течение некоторого времени, например

БРЛС выполняет только задачу поиска наземных объектов, то имеют место оп-

ределенные закономерности в последовательности излучаемых сигналов, харак-

терные для решения конкретной задачи. При наличии таких закономерностей

могут использоваться термины «режим излучения», «режим зондирования»

или «режим работы БРЛС». Таким образом, под режимом функционирования

БРЛС в дальнейшем будем понимать установленный порядок излучения и об-

работки сигналов.

Управление - это обеспечение функциональной зависимости от времени

значений управляемых параметров (т. е. тех параметров, которые доступны для

подсистемы принятия решений). Если понятие «управление» распространяется

на объект, то имеется в виду управление этим объектом. Кроме того, под

управлением может подразумеваться сам процесс принятия решений, заклю-

чающийся в последовательном выборе значений управляемых параметров в

динамике функционирования объекта. Такое расширение понятия управления

вполне уместно, но при этом теряется однозначность его трактовки.

Поиск и обнаружение включают обзор области ответственности и приня-

тие решения о наличии или отсутствии в элементах разрешения разведываемых

объектов. Частным показателем, характеризующим качество решения данной

задачи, является время обнаружения реально существующего объекта в зоне

ответственности, отсчитываемое от момента его появления. Требования к

этому показателю должны быть заданы в виде функции на множестве наблю-

даемых параметров, возрастающей по мере увеличения расстояния от области

ответственности и отражающей степень опасности появления целей в различ-

ных областях зоны ответственности. Данная задача может быть представлена в

виде последовательности задач обнаружения целей в элементах разрешения и

принятия решения о наличии целей. Вторая задача может решаться как по ре-

зультатам накопления информации в течение нескольких обзоров, так и путем

поиска в ограниченной области пространства. Форма реализации может зави-

сеть от требований к частному показателю.

Ограничение в скорости изменения управляемых параметров определяется

инерционностью процессов при перестройке ФАР. В современных ФАР мак-

симальная частота перестройки составляет 200 Гц (5 мс), что соответствует

дальности 750 км. Таким образом, при описании процесса управления ФАР

можно использовать в качестве единицы измерения рабочий такт, минимальная

величина которого равна длительности интервала времени, необходимого для

выполнения одной элементарной операции. В принципе величина рабочего

такта может быть изменяемой, но не меньше минимально возможной.

В течение рабочего такта ФАР занята выполнением элементарной опера-

ции, направленной на решение одной, из частных задач БРЛС. В числе решае-

мых БРЛС задач в условиях воздействия активных помех необходимо реализо-

вать следующие:

анализ помеховой обстановки и конфликтно-устойчивое управление ком-

плексом с учетом измеренных параметров помех;

обзор (просмотр зоны обзора) при обнаружении воздушных (наземных,

надводных) целей;

непрерывное сопровождение отдельной цели (дискретное сопровождение);

разрешение целей в группе;

распознавание типов целей;

поиск цели в ограниченном объеме пространства;

картографирование или обзор земной (морской) поверхности (при помощи

обычного луча, с доплеровским обострением луча, с синтезированием аперту-

ры), селекцию движущихся целей;

поиск и обнаружение ориентиров.

При решении одной из указанных задач используются специфические для

них виды сигналов, параметры этих сигналов, способы распределения излу-

чаемой энергии по пространству и алгоритмы пространственно-временной об-

работки сигналов. В связи с указанной особенностью выделяют режимы рабо-

ты БРЛС, соответствующие решаемым ею задачам. При решении одновре-

менно нескольких задач считается, что БРЛС работает в нескольких режимах

одновременно. Такое упрощенное представление о процессе функционирова-

ния системы отражает только внешнюю сторону и не позволяет перейти к де-

тализации ее описания в динамике. Поэтому режим функционирования

АК РЛДН молено определить как установленный порядок применения раз-

личных способов добывания и обработки информации. Основным режимом

функционирования АК РЛДН при ведении разведки следует считать такой

порядок применения способов добывания и обработки информации, который

является оптимальным для наиболее общих или наиболее вероятных условий

обстановки.

Вполне вероятно, что ресурсы ФАР могут быть разделены таким образом,

что одновременно будет выполнено несколько различных задач. В этом случае

произойдет разделение не по времени, а по энергетике.

Зависимость состава решаемых частных задач от времени можно предста-

вить в виде вектора z(t)-iz

(t),...,z

(t)), компоненты которого принимают

значения ноль, если в момент времени

соответствующая задача (работа, вид

работы) не выполняется, и единица - в противном случае. Состав решаемых

задач не может быть определен с учетом текущей обстановки, а должен фор-

мироваться на основе требуемого качества отображения разведываемой обста-

новки. В том случае, когда одновременно на некотором интервале времени ре-

шается более одной задачи, временной и энергетический ресурсы должны быть

распределены между этими задачами. Выбор возможного способа распределе-

ния ресурсов ограничивается возможностями ФАР и определяется путем опти-

мизации по критерию достижения некоторой цели функционирования в тече-

ние определенного интервала времени.

Принятие решения о распределении поисковых ресурсов принимается на

основании оценки возможностей АК РЛДН по ведению разведки в текущих ус-

ловиях помехово-целевой обстановки.

Управление в реальном масштабе времени по большому числу изменяе-

мых параметров сводится к целенаправленному «включению» соответствую-

щих условиям применения вариантов функционирования (цифровой обработки

Ρ ЛИ). Изменение требований к информации в динамике конфликта задает из-

меняющуюся цель функционирования АК РЛДН, что приводит к необходимо-

сти коррекции управления даже при стационарных (сложившихся) условиях

обстановки.

Реализация принципа иерархической организации оптимального управле-

ния на вышестоящей иерархической ступени обработки информации заключа-

ется в выборе таких способов, которые в текущих условиях являются опти-

мальными, а на нижестоящей иерархической ступени - в детализации условий

и подборке по ним оптимальных параметров для соответствующего уровня.

Активное поисковое усилие заключается в излучении определенного вида

сигнала заданной мощности в направлении на постановщик помех и анализе

реакции в виде ответных излучений с целью установления порога обнаружения

станцией РТР и способа реакции постановщика помех на данный вид сигнала.

Прием и анализ создаваемых ответных помех может осуществляться как при-

емным устройством БРЛС с ФАР, так и станцией РТР, входящей в состав

АК РЛДН. Пассивное поисковое усилие состоит в разведке излучений, посту-

пающих с направлений, на которых могут находиться постановщики помех, без

излучения зондирующих сигналов. Разведка излучений может выполняться в

заданной области пространства при помощи РЛС или совместно со станцией

РТР. Применение станции РТР позволяет освободить поисковый ресурс БРЛС.

Для повышения качества разведки станции РТР могут выдаваться целеуказания

по частоте и угловому направлению.

При анализе помеховой обстановки выделяются следующие ситуации:

постановка помех (ПП) индивидуальной защиты;

постановка помех групповой (коллективной защиты) из боевых порядков

(в этом случае ПП впереди группы самолетов);

постановка помех из зон барражирования.

Для каждой ситуации выполняются определенные закономерности в по-

становке помех и вырабатываются соответствующие им способы борьбы с по-

мехами, основанные на более детальном анализе имеющихся сведений о воз-

душной обстановке, видах и параметрах излучаемых помех и закономерностей

в постановке этих помех.

При анализе помеховой обстановки также должна отслеживаться законо-

мерность между излучением сигнала в определенных направлениях и ответной

реакцией противника, выраженной в постановке ответных активных помех, а

также временем реакции и степенью адекватности создаваемых помех. Такой

анализ совместно с имеющейся информацией о целевой обстановке позволит

определить местоположение средств радиотехнической разведки противника,

разнесенных в пространстве со средствами постановки помех.

Для обеспечения возможности принятия решений о выборе той или иной

структуры обработки информации на этапе проектирования обосновывается

минимально достаточное, но эффективное в диапазоне прогнозируемых усло-

вий применения множество режимов функционирования АК РЛДН, содержа-

щее совокупность вариантов добывания и обработки информации, относящих-

ся к различным иерархическим уровням построения системы обработки ин-

формации. При этом неэффективными считаются такие алгоритмы, которые не

являются предпочтительными по отношению к другим при любых условиях и

по любым показателям. Например, сравнение алгоритмов оценивания парамет-

ров траекторий, основанных на калмановской фильтрации и а-, β-фильтрации

показывает, что при решении разных задач и различных условиях обстановки

каждый из них может иметь преимущества перед другим. Если первый из этих

алгоритмов существенно точнее в стационарных условиях обстановки, то вто-

рой алгоритм значительно устойчивее при нестационарных флуктуациях траек-

тории движения сопровождаемого объекта.

В соответствии с иерархической структурой системы обработки информа-

ции в АК РЛДН при проектировании БРЛС могут быть определены следующие

альтернативные варианты функционирования.

Способы зондирования пространства:

использование различающихся видов зондирующих сигналов (сложные:

ФКМ, ЛЧМ и др., простые импульсы, пачки импульсов и др.) с различной час-

тотой повторения импульсов, изменением частоты повторения импульсов, из-

менением вида сигнала или несущей частоты от импульса к импульсу, измене-

нием параметров зондирующих сигналов (мощность или длительность);

использование различных способов обзора пространства (с узкой или ши-

рокой диаграммой направленности) и способов поиска целей в зоне ответст-

венности (последовательный, случайный, управляемый и др.).

Способы определения координат объектов:

угломерно-дальномерный;

разностно-дальномерный;

суммарно-дальномерный;

угломерно-разностно-дальномерный (в зависимости от возможного соста-

ва информационных датчиков).

На этапе траекторной обработки информации при обнаружении целей

должны использоваться алгоритмы с управляемыми критериями принятия

решений об обнаружении траекторий и сбросе с сопровождения; при оценке

параметров траекторий должны использоваться алгоритмы устойчивой

фильтрации с управляемой памятью (для стабилизации ошибок при флуктуа-

циях траекторий целей) и возможностью применения разнотипных измерений

(координатные отметки, пеленги, разности дальностей, суммы дальностей) для

оценивания текущих параметров траекторий; при сопровождении траекторий

должны использоваться алгоритмы сопровождения одиночных целей (с раз-

личными гипотезами о характере флуктуации их траектории), групповых (для

различных условий плотностей целей в группе, размеров групп и их численно-

го состава), маневрирующих целей (различающихся интенсивностью и видом

маневра), алгоритмы сопровождения в условиях интенсивного потока ложных

отметок.

На этапе совместной обработки информации должны применяться алго-

ритмы совместной обработки разнотипных измерений в зависимости от со-

става информационных датчиков: алгоритмы, основанные на методах триангу-

ляции или самотриангуляции, предполагающие использование информации

оповещения от взаимодействующих источников информации; алгоритмы объе-

динения и отождествления разнотипной информации от различных источни-

ков; алгоритмы распознавания целей по разнотипной информации и определе-

ния боевого порядка групп целей.

Общая схема организации управления в АК РЛДН в условиях РЭП осно-

вана на введении обобщенного показателя эффективности для каждого из ие-

рархических уровней обработки информации. Выбор способа функционирова-

ния БРЛС осуществляется по критерию максимизации этого показателя в иден-

тифицируемых условиях обстановки.

Обобщенный показатель эффективности, представленный в виде вероят-

ности обеспечения требований потребителей к качеству информации, зависит

от ряда свойств частных характеристик выдаваемой информации. Указанные

свойства проявляются в виде совместного закона распределения частных ха-

рактеристик. Наличие разнородных потребителей учитывается следующим об-

разом.

Каждый потребитель предъявляет требования к информации по опреде-

ленному составу характеристик. Следовательно, для каждого потребителя оп-

ределено нечеткое множество требований в специфичном для данного потре-

бителя пространстве характеристик: Ω£

a Q

. Характеристика информации

представляет собой числовую функцию, заданную на пространстве оценок об-

становки, т.е. это функция от выданной в течение функционирования БРЛС

АК РЛДН информации данному потребителю. В связи со случайным характе-

ром оценки обстановки характеристики информации также являются случай-

ными величинами. Совместный закон их распределения может быть представ-

лен многомерной функцией плотности распределения вероятностей f(%). Тогда

обобщенный показатель можно определить следующим выражением:

Учитывая, что события статистически зависимы, используя

формулу полных вероятностей, можно получить выражение для W через инте-

гралы от функции ί(χ)πο нечетким множествам.

Закон распределения характеристик информации ί(χ) зависит от ряда фак-

торов, обусловленных как действиями противостоящей стороны, так и дейст-

виями АК РЛДН по добыванию информации в условиях радиоэлектронного

подавления.

Особенность обобщенного показателя качества состоит в том, что он мо-

жет быть оценен только путем сравнения реальной обстановки и оценки обста-

новки, выдаваемой АК РЛДН. Сведения о реальной обстановке не могут быть